煤矿火灾防治新技术

二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----综合防治
近水平浅埋深井上下联合注浆技术
重点区域井上下联合注浆
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----综合防治
近水平浅埋深井上下联合注浆技术
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----综合防治
联合注浆技术应用案例——神东补连塔
地 面 钻 孔 上 覆 采 空 区 开 切 眼 区 域 进 行 补 充 注 浆 地面钻孔（ 间距50m）
术是集微型传感器、微执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通讯和电源于 一体，具有信息获取、处理和执行等多功能的完整微电子机械系统。
力 热 电 光 化学 其它 微 传 感 器 与其它MEMS的通讯/接口 （光/电/磁） 模拟信 号处理 模拟信 号处理 模拟信 号处理 微 执 行 器
运动
能量
信息
其它
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----监测预警
分布式光纤测温技术
分布式光纤测温技术利用光的拉曼散射效应测温，通过光
时域反射OTDR技术进行定位，测温系统主要包括光纤解调主
机与测温光缆两部分。 光路 测温光缆
发光器
光纤放大器
光纤分路器 光纤波分复用器
LD驱动器
同步控制 APD1 光电转换 APD2 光电转换 上位机
汇报提纲
煤矿火灾防治新技术
汇报提纲
一、我国煤矿火灾现状分析 二、煤矿火灾防治先进适用技术 三、煤矿火灾应急救援新技术
四、煤矿火灾防治技术展望
一、我国煤矿火灾现状分析
自燃火灾为主
开采容易自燃、自燃 煤层矿区分布广。全 国130余个大中型矿区 均受自然发火威胁； 总体呈现北多南少的 趋势。 具有煤层自然发火倾 向的矿井占54%。最短 自然发火期小于3个月 的矿井占50%以上。 防治重点 采空区
注浆防灭火充填堵漏防灭火均压防灭火惰性气体防灭火阻化剂防灭火高分子材料防灭火三相泡沫防灭火燃油惰气灭火高倍数泡沫灭火地面固定式制浆系统井下移动式注浆系统综合防治二煤矿火灾防治先进适用技术精品课件近水平浅埋深井上下联合注浆技术近水平浅埋深井上下联合注浆技术重点区域井上下联合注浆综合防治二煤矿火灾防治先进适用技术精品课件近水平浅埋深井上下联合注浆技术近水平浅埋深井上下联合注浆技术综合防治二煤矿火灾防治先进适用技术精品课件采空区采空区采空区上覆采空区上覆采空区上覆采空区主回撤通道上覆采空区浆体覆盖区域本煤层采空区浆体覆盖区域工作面正在开采工作面工作面地面钻孔间距50m地面钻孔间距50m联合注浆技术应用案例联合注浆技术应用案例综合防治二煤矿火灾防治先进适用技术精品课件地面钻孔注浆实景图综合防治联合注浆技术应用案例联合注浆技术应用案例二煤矿火灾防治先进适用技术精品课件本煤层采空区井下插管埋管注浆
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----监测预警
煤矿火灾光谱束管监测技术
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----监测预警
煤矿火灾光谱束管监测技术
火灾 光谱 束管 监测 系统 优点
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----监测预警
煤矿火灾光谱束管监测技术
采样束管
停 采 线
采空区
开 切 眼
光谱分析仪、抽气泵、预处理装置、光纤交换机
开 切 眼 预 埋 注 浆 管 路 注 浆 开切眼回风侧预埋300m 管路注浆
停采线意图
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----综合防治
联合注浆技术应用案例——神东补连塔
应用效果
2012年6月神东公司补连塔煤矿22305工作面上覆12煤 采空区遗煤自燃，工作面封闭2个月，直接经济损失达1.6 亿元。此后，在补连塔煤矿进行该项技术试验，至今未再 发生自然发火事故，同时也可对下层煤开采时起到预防性
汇报提纲
一、我国煤矿火灾现状分析 二、煤矿火灾防治先进适用技术 三、煤矿火灾应急救援新技术
四、煤矿火灾防治技术展望
三、煤矿火灾应急救援新技术
煤矿火灾三维救援演练系统
煤矿火灾救援演练系统
采用虚拟现实（VR） 技术、360度环屏投影播放技术、计算机网 络协同处理技术，构建三维虚拟化矿井，模拟典型煤矿火灾事故 发生、发展过程，应急救援过程中可能遇到的突发情况的处理， 通过人机交互，培训学员救护救援技能及协同配合能力。
内因火灾的分布式在线监测。
煤矿外因火灾监测
系统可用于胶带输送机、矿用电缆、机电硐室的火灾监测当中，通过在监
测位置直接铺设测温光缆，即可实现煤矿外因火灾的分布式在线监测。
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----监测预警
分布式光纤测温案例
2012年10月~12月，山东能源葛亭煤矿2313工作面采空区进
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----综合防治
液态CO2灭火应用案例
陕西韩城小南沟矿井电缆火灾灭 火， 2010 年 7 月 17 日 20 时 10 分， 矿井副斜井井底发生电缆着火事 故，导致木棚支架着火，导致28 名矿工遇难，井下火势难以控制， 大量烟雾溢出井口，井下救援工 作无法进行，抢救 5 人后难以继 续进行救援。救灾过程中发现 3 号煤层被引燃，并使局部巷道发 生冒顶，风门3处着火。
一、我国煤矿火灾现状分析
次生灾害事故严重
火灾引发瓦斯爆炸等次生灾害事故易造成重大伤亡。2012-2015年，共 发生重大以上瓦斯爆炸事故19起，其中9起由火区（煤炭自燃）引发。
2013年吉林八宝事故，采空区自燃 引发瓦斯爆炸，火区治理及密闭施 工期间发生二次爆炸，共死亡53人 2014年新疆大黄山事故，封闭自燃 火区引发瓦斯爆炸，死亡17人 防治重点 火区
光纤至地面监控室
将光谱检测装置放置在工作面终采线外的硐室内，将束管敷设至工作面回 风隅角及采空区，利用负压抽气泵将需要检测的气体泵入检测装置，分析 结果通过光纤上传至地面监控室。
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----监测预警
煤矿火灾光谱束管监测技术
成功应用到神华榆神公司郭家湾、青龙寺、山西离柳焦煤 集团宏岩等煤矿。
联合注浆技术应用案例——神东补连塔
地面钻孔注浆实景图
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----综合防治
联合注浆技术应用案例——神东补连塔
辅运顺槽
停采线进风测300m范围埋管注浆
本煤层采空区井下插管、埋管注浆：
开切眼进风侧300m 插管注浆
利用 回撤 通道 联巷 密闭 对停 采线 进行 插管 注浆
主运顺槽 辅 回 撤 通 道 主 回 撤 通 道
联巷 联巷 联巷
地面钻孔（ 间距50m）
辅切眼
联巷 联巷 联巷
辅切眼
辅切眼 主切眼
联巷
回顺
主切眼
主切眼
切眼
主切眼
回顺
采空区
回顺 运顺
采空区
回顺 运顺
采空区
工作面 正在开采工作面
工作面
上覆采空区
上覆采空区
上覆采空区
主回撤通道
图 例
上覆采空区浆体覆盖区域 本煤层采空区浆体覆盖区域
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----综合防治
防治重点
电气设备、皮带、电缆
一、我国煤矿火灾现状分析
煤田火灾损失大量资源
正在燃烧的煤田火区 共有56处，总面积 720km2，主要集中分布 在新疆、甘肃、青海、 宁夏、陕西、山西、内 蒙古等7个省区。 新疆煤田火区达 39 处，火区总面积605.6万 m2，年燃煤损失量达 776.95万吨。 防治重点 火源探测
矿井分级
建设综合防灭火系统，注浆、注氮……
色谱动态吸氧法（GB/T 20104） 氧化动力学测定法
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----基础参数
自然发火期？ 特殊采煤工艺要求（未采取防火措施）
水采区段划分、连续采煤机块段划分…… 自然发火期内回采结束并封闭
一般采煤工艺要求（采取防火措施）
电路
信号采集与处理系统
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----监测预警
分布式光纤测温技术
技术特点：与传统测温技术相比，分布式光纤测温技术具有本质
安全、连续监测、传输距离远、测温范围广、定位精度高等特点
煤矿内因火灾监测
系统可用于采空区内因火灾监测领域，随工作面推进，将钢管保护的铠装
测温光缆埋设于采空区内，当采空区出现高温点和自然发火隐患时，即可实现
最小安全推进度、合理防灭火工艺……
常规方法：统计法、类比法、大煤样模拟 新方法：基于热量平衡的快速测定方法
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----基础参数
自然发火标志气体？ ※ ≠单一CO指标！！！
CO的24ppm是风流环境对人的健康指标，而非 自然发火预测预报指标
开采容易自燃和自燃煤层时，必须开展自然发火监测工作，建立自然
无线温度传感器
无线接收基站
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----综合防治
我国煤矿普遍建立了以注浆、注氮防灭火方法为主，辅以 其它方式的综合防灭火系统。
充填堵漏防灭火 均压防灭火
地面固定式 制浆系统
高分子材料防灭火
三相泡沫防灭火
注浆防灭火
惰性气体防灭火 阻化剂防灭火
燃油惰气灭火 井下移动式 注浆系统 高倍数泡沫灭火
发火监测系统，确定煤层自然发火标志气体及临界值…… 通常采用CO、C2H4、C2H2三种综合气体指标，分别对应缓慢氧化、
加速氧化和激烈氧化的三个阶段。其临界值应通过实验分析、现场考
察进行确定
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----监测预警
《煤矿安全规程》对自然发火监测系统的规定
法律法规
《煤矿安全规程》 第 180 条、第 184 条、第 261 条、第 271 条、第 279 条 、第 280 条等对矿 井火灾预测预报及 监测进行了相关规 定。
高效阻化泡沫
化学阻化剂作用后，煤中甲基、亚甲基明显减少，改变了煤的自燃特性。 化学阻化剂的阻化效果较无机盐阻化剂提高了３倍以上。
煤中甲基、亚甲基阻化效果实例
与无机盐阻化剂阻化效果对比
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----综合防治
高效阻化泡沫
利用气源和水压为动力，将阻化发泡剂吸入到主管路的喷射混合 器与发泡器中发泡，产生阻化泡沫。 流量300-600 m3/h，出口压力≥0.2～0.5 MPa ； 有效扩散半径达60 m，向上部堆积≥3～5 m。
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----监测预警
微电子机械系统（MEMS）火灾监测技术
系统微型化：体积小、质量轻、耗能低、响应时间短 材料性能好：以硅为主要材料，其机电性能优良 生产成本低：批量生产可以大大降低制造成本 集成化程度高：多传感器集成于一体，形成微传感器阵列
MEMS带式输送机火灾监测系统，红阳二矿现场应用。
注液态二氧 化碳管路 副井 密闭 1 风井 主井
风门 1 2 号平台 着火区
风门 2
密闭 2 回风眼 风门 3
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----综合防治
液态CO2灭火应用案例
20日16时：向密闭内压注液态二氧化碳20吨，烟雾量明显减少； 21日09时：距副斜井井口170m处CO浓度高达1200ppm，能见度不到1m； 21日16时：缩封至距井口110m处，压注液态二氧化碳80吨； 22日09时：锁风启封，距井口230m巷道冒顶处着火冒青烟； 22日20时：缩封至距井口110m处，压注液态二氧化碳75吨，控制和熄灭了火区； 23日09时：矿井反风，救出全部遇难矿工，取得圆满成功。
行分布光纤自然发火监测。11月7日，采空区后方56m发现高温异 常区域，通过采取采空区注氮、注浆等预防手段，成功消除自然 发火隐患，保障了工作面安全回采。
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----监测预警
微电子机械系统（MEMS）火灾监测技术
MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems) 是微电子机械系统的简称。MEMS 技
一、我国煤矿火灾现状分析
外因火灾时有发生
2011年，山东省枣庄市防备煤矿井 下空气压缩机着火，28人死亡。 2012年，辽宁省阜新市青年煤矿井 下电缆着火事故，造成5人死亡。 2013年，河北省张家口市艾家沟煤 矿井下压风机着火，13人死亡。 2015年11月20日，龙煤鸡西杏花矿 皮带着火，造成22人死亡
作用。目前该技术已在神东公司、宁东等矿区成功推广应
用。
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----综合防治
液态CO2灭火技术
液 态 二 氧 化 碳 防 灭 火 原 理
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----综合防治
液态CO2灭火技术
地面固定式矿用液态二氧化碳气化防灭火装备系统 系统地面装备部分设置有液相管 路系统和气相管路系统，其中液相 系统将把贮液罐内的液态二氧化碳 连续不断地供给气液转换器，使之 气化；而气相系统则对气液转换器 实施增压作用。 井下移动式液态CO2防灭火装置 矿用液态二氧化碳直注式防灭火 装备系统由液态二氧化碳储液罐、 自增压调控系统、液相管路、气相 管路、安全装置及控制阀门组成， 并将以上设备安装在平板矿车上， 以便井下运输。
汇报提纲
一、我国煤矿火灾现状分析 二、煤矿火灾防治先进适用技术 三、煤矿火灾应急救援新技术
四、煤矿火灾防治技术展望
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----总体原则
预防为主、持续监测、综合防治、安全施救
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----基础参数
自燃倾向性？
煤层分类（Ⅰ类、Ⅱ类），
专项设计、采掘部署要求、后退式开采……
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----综合防治
高效阻化泡沫
煤的自燃特性主要由煤中的非芳香结构中的烷基侧链、桥键和含氧 官能团，其中甲基、亚甲基含量丰富，氧夺其氢就产生羟基（-OH） ，就启动了煤自燃过程。采用阻化离子消除煤中的这种关键活性结 构，就能实现高效阻化煤自燃。
二、煤矿火灾防治先进适用技术 ----综合防治